精密壓力表誤差分析
精密壓力表是應(yīng)用廣泛的壓力標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量?jī)x表之 一，在使用過(guò)程中，尤其在建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，經(jīng)常需要 進(jìn)行誤差分析。本文就其各項(xiàng)誤差對(duì)測(cè)量總不確定度 的影響進(jìn)行分析，并以0.4級(jí)精密壓力表為例計(jì)算總不 確定度。精密壓力表的誤差來(lái)源，主要有儀器設(shè)備、人 員、環(huán)境條件、使用方法等。
1、儀器設(shè)備誤差
上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)器的極限誤差。精密壓力表的量值是 由二等標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)傳遞的，其極限誤差為 0.05%。以5 i表示該項(xiàng)誤差，則有：5 i< 0.05%
精密壓力表的基本誤差。精密壓力表被檢定時(shí) 的基本誤差包括：示值誤差、來(lái)回差和輕敲位移。
示值誤差：理論上講該項(xiàng)誤差可以參照檢定證書(shū) 上數(shù)據(jù)進(jìn)行部分修正，但是實(shí)際工作中幾乎沒(méi)有人進(jìn) 行修正，所以仍應(yīng)將它視為一個(gè)不確定分量。以5 a表 示該項(xiàng)誤差，以△表示壓力表的允許誤差的絕對(duì)值，則 有：| 5 2i| < Ac
回程誤差：以5 22表示回程引起的誤差，則有： | 5 22I < A。
輕敲位移：以5 23表示輕敲位移引起的誤差，則
有：| 5 2s| < A/2。
2、人員誤差
精密壓力表的人員誤差是指使用或檢定時(shí)讀數(shù)不 確定所產(chǎn)生的誤差，_般以分度值的1/10估算。0.4級(jí) 壓力表最少分格數(shù)為80倍，對(duì)應(yīng)的估讀誤差為： | 5 3| < 0.125%。
3、環(huán)境誤差
由于彈性元件的彈性系數(shù)與溫度有關(guān)，精密壓力 表的使用溫度和檢定溫度不同將造成溫度附加誤差。 該項(xiàng)誤差不易修正，也應(yīng)作為一個(gè)不確定度分量。精密 壓力表的使用溫度通常為20± 5°C,其溫度系數(shù)大于 0.04%/ °C,其最大溫度附加誤差為：| 5 J < 0.2%。
4、方法誤差
指壓力表的安裝姿態(tài)和安裝位置，對(duì)測(cè)量結(jié)果的 準(zhǔn)確性有很大影響，但該項(xiàng)誤差可以通過(guò)正確的安裝 和使用來(lái)消除，因此將方法誤差忽略不計(jì)(5 5=0)。
5、精密壓力表的基本誤差
以上七項(xiàng)誤差如果是相互獨(dú)立的，只要將它們分 別換算為標(biāo)準(zhǔn)不確定度，再用均方根法就可以計(jì)算出合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。但是，精密壓力表的示值誤差、來(lái) 回差和輕敲位移是相關(guān)的，其取值相互約束，因此不能 用來(lái)直接計(jì)算合成不確定度。以下分別討論三種最不 利情況下三項(xiàng)誤差對(duì)總不確定的影響。
(1)示值誤差達(dá)到最大正值，來(lái)回差為最大值時(shí)， 若輕敲位移也取最大值，如圖1所示，在回程時(shí)輕敲位 移只允許從下往上移動(dòng)。此時(shí)壓力表示值的誤差分布 范圍-A/2?A,不確定度為0.75A。
反行樁敲后示值供爰 反行《敲前示值成農(nóng) 正行《敲后*值*4 正行《敲?示值*羞
-A/2
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{2}示值誤差達(dá)到最大負(fù)值，來(lái)回差為最大值時(shí)， 若輕敲位移也取最大值，如圖2所示，在正行程時(shí)輕敲 位移只允許從上往下移動(dòng)。 此時(shí)壓力表示值誤差的分 布范圍為-A?A/2,不確定度為0.75A。
反桿《敲旖*值*差 反行《敲后示後談羞 疋行《敲旖示值供裊 ￡衿《敲￡示值供篪
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(3)示值誤差在行程時(shí)為-A/2,在反行程時(shí)為 A/2,來(lái)回差為最大值，此時(shí)輕敲位移可以在任意方向 達(dá)到最大值。如圖3所示，
此時(shí)壓力表示值的誤差分布 范圍為-A?A,不確定度為A。
以上是精密壓力表不確定度能夠達(dá)到最大的三種 極限情況，其中第三種不確定度最大，其值A。即：在示 值誤差、來(lái)回差和輕敲位移的綜合作用下精密壓力表 的不確定度不大于A,置信因子為3。
6、合成不確定度的計(jì)算
由上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)器引起的不確定度^^=0.05% (k= 3)； 由基本誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：U=0.4%(k=3)油人 員估讀誤差引起的不確定度XJ3=0.12%(k=3)；由環(huán)境溫度引起的不確定度U=0.2%(k=3
以上四項(xiàng)不確定度分量相互獨(dú)立，故合成不確定 度為：U= VUj2+U22+U32 =0.47% (k= 3)
精密壓力表的示值誤差、來(lái)回差和輕敲位移三個(gè)參數(shù)是相關(guān)的，因此不能用均方根法直接計(jì)算合成不確定度，而必須將三個(gè)量綜合考慮。對(duì)0.4級(jí)的精密壓 力表，在20± 5°C條件下使用時(shí)，其不確定度為0.47% (k=3),其它等級(jí)的壓力表可以用相同的方法計(jì)算。
